package com.xiongtian.tree;

import java.util.Arrays;

/**
 * 堆排序
 *
 * @author xiongtian
 * @version 1.0
 * @date 2021/4/20 19:29
 */
public class HeapSort {
    public static void main(String[] args) {
        // 要求将数组进行升序排列
        int[] arr = new int[8000000];
        for (int i = 0; i < 80000; i++) {
            arr[i] = (int) (Math.random() * 8000000); //生成[0,8000000)之间的数
        }
        //int[] arr = {4, 6, 8, 5, 9};
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        heapSort(arr); //排序的时间为：533 ms
        long endTime = System.currentTimeMillis();

        System.out.println("排序结束：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        System.out.println("排序的时间为：" + (endTime - startTime)+" ms");

    }

    // 编写一个堆排序的方法
    public static void heapSort(int[] arr) {
        int temp = 0;
        System.out.println("堆排序!");
        // 分步完成
        /*adjustHeap(arr, 1, arr.length);
        System.out.println("第一次"+ Arrays.toString(arr)); // [4, 9, 8, 5, 6]
        adjustHeap(arr, 0, arr.length);
        System.out.println("第二次"+ Arrays.toString(arr)); // [9, 6, 8, 5, 4]*/

        // 完成最终代码
        // 1) 将无序序列构建成一个堆，根据升序降序需求选择大顶堆或小顶堆
        for (int i = arr.length / 2 - 1; i >= 0; i--) {
            adjustHeap(arr, i, arr.length);
        }
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

        // 2) 将堆顶元素与末尾元素交换，将最大元素“沉”到数组末端
        // 3) 重新调整结构，使其满足堆定义，然后继续交换堆顶元素与当前末尾元素，反复执行调整+交换步骤，直到整个序列有序。
        for (int j = arr.length - 1; j > 0; j--) {
            // 交换
            temp = arr[j];
            arr[j] = arr[0];
            arr[0] = temp;

            adjustHeap(arr, 0, j);
        }
        //System.out.println("有序数组："+Arrays.toString(arr));
    }

    // 将一个数组（二叉树），调整成一个大顶堆

    /**
     * 功能：完成将以 i 对应的非叶子节点的数调整成大顶堆
     * 举例： int[] arr = {4, 6, 8, 5, 9} -> i=1 adjustHeap arr={4,9,8,5,6}
     * 如果我们再次调用 adjustHeap 传入的是 i = 0 => 得到 {4,9,8,5,6} -> {9,6,8,5,4}
     *
     * @param arr    带调整的数组
     * @param i      表示非叶子节点在数组中的索引
     * @param length 表示对多少个元素进行调整，length是在逐渐减少
     */
    public static void adjustHeap(int[] arr, int i, int length) {

        int temp = arr[i]; // 先取出当前元素的值，保存在临时变量
        // 开始后调整
        // 说明
        // 1. k = i * 2 + 1 , k是i节点的左子节点
        for (int k = i * 2 + 1; k < length; k = k * 2 + 1) {
            if (k + 1 < length && arr[k] < arr[k + 1]) { // 说明左子节点的值小于右子节点的值
                k++; // k指向右子节点
            }
            if (arr[k] > temp) { // 如果子节点大于父节点
                arr[i] = arr[k]; // 把较大的值赋给当前节点
                i = k; // !!!! 指向k,继续循环比较
            } else {
                break; //
            }
        }

        // 当for循环结束后，我们已经将以 i 为父节点的树的最大值放在了最顶上（局部）
        arr[i] = temp; // 将temp值放到调整后的位置
    }
}
